Thiolen Binnen de internationale brouwgemeenschap is biotransformatie het afgelopen decennium behoorlijk in discussie geweest. Soms voelt biotransformatie als een magische zwarte doos die veranderingen aanbrengt en waardoor we aan het eind een heerlijk smakend biertje krijgen! Recentelijk hebben we dankzij wetenschappelijk onderzoek en nieuwsgierige brouwers de zwarte doos kunnen weghalen en enig licht kunnen werpen op wat er feitelijk aan de hand is tijdens de fermentatie. Het huidige interessegebied betreft de biotransformatie van smaakloze, gebonden thiol-voorlopers (in de rest van de tekst gebruik ik: thiolprecursoren) naar smaakactieve, vluchtige thiolen en de productie van tropische smaken in bier.
Wat zijn thiolen? Thiolen zijn prikkelende, zwavelhoudende verbindingen die in veel tropisch fruit voorkomen en waarmee we ook de nieuwe generatie hop of Sauvignon Blanc-wijn uit Nieuw-Zeeland onderscheiden. Ze ruiken niet naar rotte eieren of een andere geur die in je opkomt als je aan zwavel denkt. In plaats daarvan wordt vaak beschreven dat ze ruiken en smaken als grapefruit, passievrucht en guave. Van de drie verbindingen (3MH, 4MMP, 3MHA) die in figuur 1 worden getoond, is bekend dat ze deze fruitgestuurde smaken bieden.
Het opwindende detail van thiolen is dat ze kunnen worden waargenomen in delen per biljoen (ja - dat is biljoen!). Dit betekent dat een ongelooflijk kleine beschikbare hoeveelheid een aanzienlijke invloed kan hebben op het algehele uiteindelijke bieraroma en -smaak. 3MH is de meest prominente thiol die beschikbaar is in bier, daarom zullen we ons specifiek op deze verbinding concentreren. Om 3MHmoleculen (en de bijbehorende tropische smaken) in bier te krijgen, hebben brouwers geleerd dat dryhopping met specifieke hopsoorten deze vrije thiolen kan versterken. Helaas bevatten zelfs hopsoorten met de meeste 3MH slechts bescheiden hoeveelheden van deze wenselijke thiolen in vrije vorm, waardoor het een uitdaging is om bier met sterke tropische tonen te produceren. Gelukkig bestaat er een andere manier om 3MH en tropische smaken in bier te krijgen: biotransformatie van thiolprecursoren.
Thiol-precursors (voorlopers) Thiolen zijn afgeleid van verbindingen die vaak thiolprecursors (voorlopers van thiol) worden genoemd. Het is nu algemeen aanvaard dat thiolprecursoren afkomstig zijn van hop en gerst (ze worden ook vaak aangetroffen in druivenschillen en ander fruit, maar we houden het voorlopig bij de meer relevante ingrediënten voor het brouwen). De meest populaire 3MH-voorlopers zijn: gecysteïnyleerde en geglutathionyleerde thiol-precursoren, maar heb niet het gevoel dat u die moet onthouden - u zult ze hoogstwaarschijnlijk zien geschreven als Cys-3MH en Glut-3MH, wat veel gemakkelijker aanvoelt.
Simpel gezegd, dit zijn aminozuren (eiwitbouwstenen) waaraan thiolen zijn gebonden. Nu, hier is de grote schok… deze voorlopers zijn smaakloos en niet-aromatisch. Een gebonden thiol ruikt helemaal niet naar tropische aroma's. Er is een enzym nodig om thiolen vrij te maken van de gebonden, niet-aromatische vorm naar een "vrije", smaakactieve, aromatische vorm. Als thiolen eenmaal in hun vrije vorm zijn, ruiken ze naar heerlijk tropisch fruit… uiteraard afhankelijk van over welke specifieke thiolverbinding we het hebben. De biotransformatie die hier plaatsvindt is ongelooflijk belangrijk omdat gemoute gerst en hop veel meer 3MH-precursoren bevatten dan vrije 3MH. Voor elke microgram (μg) vrij 3MH in Cascade-hop is er bijvoorbeeld 35 μg van de Cyst-3MH-precursoren en 1,574 μg van de Glut-3MH-precursoren.[1] Dat is veel aromapotentieel dat eraan verbonden is.
Gist, enzymen en biotransformatie Gisten produceren en geven veel enzymen af tijdens het vergistingsproces, maar het specifieke enzym dat nodig is om de gebonden thiolen vrij te maken, is een bèta-lyase (β-lyase). Een andere naam die voor dit enzym wordt gebruikt, is koolstof-zwavellyase (C-S-lyase), wat slechts een meer beschrijvende naam is, want dat is wat dit enzym doet: het verbreekt de koolstof-zwavelbinding om de thiol vrij te maken.
Alle brouwgiststammen produceren dit enzym, maar verschillende stammen hebben verschillende enzymatische activiteiten. Sommige produceren meer dan andere, en verschillende gistproducenten hebben op deze informatie getest omdat het zo'n hot topic in de industrie is. Het is echter aangetoond dat de meeste bestaande biergiststammen vrij slechte thiolbiotransformers zijn (vergeleken met bepaalde andere gisten zoals sommige wijngiststammen), waarbij slechts een klein deel van de niet-aromatische 3MH-precursors wordt omgezet in de smaakactieve 3MH.[2] Dit is de reden waarom er nieuw gecreëerde gisthybriden en zelfs genetisch gemanipuleerde giststammen zijn die de hoeveelheid geproduceerd enzym en/of de activiteit van het enzym verhogen. Gistbedrijven zullen de consument duidelijk maken welke soorten voor deze specifieke doeleinden zijn ontwikkeld.
Hoe de vrije thiolen in afgewerkt bier te verhogen? Er zijn grofweg drie manieren waarop je de vrije thiolen in bier kunt verhogen: 1. Gebruik hop met gratis beschikbare thiolen 2. Verhoog de hoeveelheid ®-lyase-enzym 3. Verhoog de hoeveelheid thiolprecursoren
Houd er echter rekening mee dat het toevoegen van voorlopers niet automatisch leidt tot meer vrije 3MH en tropische smaak. Als u het gehalte aan voorlopers verhoogt, zou u ook de hoeveelheid β-lyase-enzym moeten verhogen om een significant verschil in smaak en aroma in uw uiteindelijke bier te zien.
Hoe thiolprecursoren te verhogen: 1. Gebruik lichter gemoute mout, waarvan bekend is dat ze meer thiolprecursers hebben dan geroosterde variëteiten;[3] 2. Gebruik hopsoorten met een hoger gehalte aan gebonden thiolen (bijv. Cascade, Chinook, Saaz); 3. Voeg hop toe aan de whirlpool of maisch voor een betere extractie; 4. Gebruik gist met een actievere β-lyase (zie onderstaande tabel); 5. Gebruik andere thiolprecursers met een hoge thiol opbrengst (bijv. Phantasm).
Om de afbraak van deze verbindingen te verminderen, probeert u de bieren zuurstofarm te verpakken ende potentiële blootstelling aan metaalionen (vooral koper) te beperken.
Biotransformatie van thiolen is nog een relatief nieuw onderzoeksgebied voor de brouwerij-industrie. Hetis opwindend om te zien dat veel brouwers en onderzoekers hard werken om meer licht te laten schijnenop deze zwarte gist-doos. Voor nu is het duidelijk dat thiolen een grote invloed hebben op de uiteindelijke biersmaak en door wat meer te leren over thiolen en hun voorlopers, kun je hopelijk bieren producerendie barsten van de smaakvolle tonen van o.a. passievrucht en guave.
Bronnen: 1. Roland, A. et al. (2016). First identification and quantification of glutathionylated andcysteinylated precursors of 3-mercaptohaxan-1-ol and 4-methyl-4-mercaptopentan-2-one in hops(Humulus lupulus). Flavour Fragr. J. doi: 10.1002/ffj.337 2. Denby, C. (2020, August). Engineering yeast for more efficient production of hop-flavored beer. Poster presented at World Brewing Congress, Minneapolis, MN. 3. Roland, A. et al (2016, August). First evidence of cysteinylated and glutathionylated precurcurs of 3-mercaptohexan-1-ol in malts. Poster presented at World Brewing Congress, Denver,CO.
Geschreven door: Brittney Christianson voor Brew Your Own juli-augustus 2022 Vertaald en aangepast door: Christian Bertens voor amateurbierbrouwersvereniging de Roerstok ingrediënten voor het brouwen).
Door: Christian Bertens 
